Numeriske feltbeltberegninger i elkraftteknikken

Ved modellering og dimensjonering av elkrafttekniske anlegg og utstyr kreves fysikalsk forståelse og kunnskap innen matematisk modellering. Studentene vil med utgangspunkt i grunnleggende elektromagnetisk feltteori lære å beregne påkjenninger og parametere som karakteriserer systemer eller elektriske apparater. I emnet vil undervisningen knyttes opp mot praktiske problemstillinger i elkraftteknikken. Bruk av analytiske og numeriske metoder for løsning av Maxwells ligninger som beskriver de elektriske og magnetiske feltene. Emnet innledes med en videreføring av elektromagnetisk teori med vekt på tilpassing og bruk i elkraftteknikken. Spesielt vektlegges forutsetninger for bruk av statiske tilnærmelser ved analyse a stasjonære tidsvarierende fenomen i elektriske komponenter og systemer. Videre gis en innføring i bruk av numeriske beregningsverktøy basert på Elementmetoden (FEM) for analyse av elektriske og magnetiske felt. Deretter presenteres noen utvalgte praktiske problemstillinger der forelesningene omhandler teori og tekniske utfordringer knyttet til som er viktige i praktisk analyse og design. Tema som vil bli behandlet er: Elektrostatisk feltanalyse i høyspentteknikken, bruk av dielektriske isolasjonsmaterialer, elektrisk feltstyring og skjerming. Ledere, strømfordeling og tap. Statiske magnetiske felter, bruk magnetiske materialer og permanentmagneter. Dynamiske magnetiske felt; elektromotorisk kraft, virvelstrømmer, strømfortregning og nærhetseffekter. Beregning av induktans, resistans og kapasitans ved direkte og indirekte metoder som energibetraktninger. Linjemodeller for kraftsystemanalyse.

Kunnskap:
Etter å ha gjennomført emnet skal kandidaten kunne:
- bruke moderne avanserte numeriske programverktøy for å løse Maxwells ligninger i avanserte praktiske problemer i elkraftteknikken
- gjenkjenne elektromagnetiske fenomener knyttet til avansert praktisk problemløsning, og kunne hensiktsmessige forenklinger av Maxwells ligninger for derigjennom og velge riktige numerisk modell
- beregne feltbaserte parametere som skal benyttes videre til modellering og analyse av elkrafttekniske apparater og systemer.

Ferdigheter:
Etter å ha gjennomført emnet skal kandidaten kunne:
- på selvstendig grunnlag analysere en rekke avanserte problemstillinger knyttet til elkrafttekniske komponenter og systemer. Både analytiske og numeriske analysemetoder skal kunne beherskes i forskningstilknyttede problemstillinger.
- dokumentere resultatene og gjennomføre kritisk analyse av motellvalg og resultater
- gjennomføre et selvstendig, avgrenset utviklingsprosjekt i grupper under veiledning

Generell kompetanse:
Etter å ha gjennomført emnet skal kanidaten ha økt sine evner til:
- samarbeid og tverrfaglig samhandling. 
- å kommunisere effektivt både overfor fagfolk og ikke-spesialister ved hjelp av rapporter og presentasjoner. 
- å bidra til nytenking og innovasjonsprosesser. 

Innledende del av emnet gis som forelesninger og regneøvinger. Deretter gis en opplæring i bruk av numeriske beregningsverktøy basert på Elementmetoden (FEM) for analyse av elektriske og magnetiske felt ved forlesninger og bruk av digitale verktøy. Den numeriske programvaren vil så bli anvendt på noen utvalgte praktiske problemstillinger der forelesningene omhandler teori og tekniske utfordringer knyttet til praktisk analyse og design. I de tilknyttede øvingene benyttes numerisk programvare. Til slutt gjennomføres et større prosjekt som er tellende for endelig karakter. Prosjektet veiledes gruppevis av faglærerne og tilkyttede ressurspersoner.